Пьезоэлектролюминесцентный оптоволоконный датчик диагностирования деформационных полей в композитных конструкциях

Паньков А.А.1
ПНИПУ1

Предложены новые конструкции [Патент RU № 2 630 537. Волоконно-оптический датчик давления / Паньков А.А., опубл. 11.09.2017; заявка № 2 016 136 058 от 06.09.2016 г.] внедряемых в диагностируемые области пьезоэлектролюминесцентных оптоволоконных датчиков для уточненного диагностирования давления и сложного объемного напряженно-деформированного состояния внутри композитных конструкций с использованием разработанных алгоритмов обработки приемником-анализатором интенсивностей интегральных оптических сигналов на выходе из световода датчика. Информативные световые сигналы возникают на локальных участках датчика в силу механолюминесцентного эффекта, обусловленного взаимодействием пьезоэлектрического и электролюминесцентного элементов датчика, и передаются по световоду к приемнику-анализатору; наличие в датчике управляющих электродов позволяет диагностировать локации неоднородностей деформационных полей в композитных конструкциях. Представлены результаты численного моделирования взаимодействия и распределения неоднородных связанных электроупругих полей в элементах фрагмента датчика, внедренного в деформированный композитный объем волокнистого стеклопластика, полученные с использованием многопроцессорного вычислительного комплекса Центра высокопроизводительных вычислительных систем Пермского национального исследовательского политехнического университета в программной системе конечно-элементного анализа ANSYS. Рассчитаны значения информативных и управляющих передаточных коэффициентов датчика, необходимые для диагностирования компонент тензоров деформаций на макро- и микроуровнях композитной конструкции.

Предложены новые конструкции [Патент RU № 2 630 537. Волоконно-оптический датчик давления / Паньков А.А., опубл. 11.09.2017; заявка № 2 016 136 058 от 06.09.2016 г.] внедряемых в диагностируемые области пьезоэлектролюминесцентных оптоволоконных датчиков для уточненного диагностирования давления и сложного объемного напряженно-деформированного состояния внутри композитных конструкций с использованием разработанных алгоритмов обработки приемником-анализатором интенсивностей интегральных оптических сигналов на выходе из световода датчика. Информативные световые сигналы возникают на локальных участках датчика в силу механолюминесцентного эффекта, обусловленного взаимодействием пьезоэлектрического и электролюминесцентного элементов датчика, и передаются по световоду к приемнику-анализатору; наличие в датчике управляющих электродов позволяет диагностировать локации неоднородностей деформационных полей в композитных конструкциях. Представлены результаты численного моделирования взаимодействия и распределения неоднородных связанных электроупругих полей в элементах фрагмента датчика, внедренного в деформированный композитный объем волокнистого стеклопластика, полученные с использованием многопроцессорного вычислительного комплекса Центра высокопроизводительных вычислительных систем Пермского национального исследовательского политехнического университета в программной системе конечно-элементного анализа ANSYS. Рассчитаны значения информативных и управляющих передаточных коэффициентов датчика, необходимые для диагностирования компонент тензоров деформаций на макро- и микроуровнях композитной конструкции.